物距偏差导致的透视误差修正方法技术

物距偏差导致的透视误差修正方法，设定缩放系数scaler，按缩放系数scaler将相机实际成像缩放为修正成像，根据修正成像的视觉坐标计算得出世界坐标。本发明专利技术将存在透视误差的相机实际成像合理的缩放为修正成像，根据修正成像的视觉坐标计算得出世界坐标，得出的世界坐标更加精确，更符合定位精度较高的自动化生产工艺之需。艺之需。艺之需。

【技术实现步骤摘要】
物距偏差导致的透视误差修正方法


[0001]本专利技术涉及计算机视觉
，具体的是物距偏差导致的透视误差修正方法。

技术介绍

[0002]在工业应用中常通过计算机视觉技术对工件的世界坐标进行检测，具体是将相机对工件拍摄的图像转变成数字信号，再根据所述数字信号进行各种运算来获取工件的世界坐标。其中重要的一环是根据相机进行手眼标定，得出图像的像素精度，即图像中一个像素的大小对应于工件上的真实尺寸，比如0.18毫米/像素这样的对应关系，进而得出视觉坐标与世界坐标之间的关系。手眼标定所依据的原理如图1所示：相机对物距L处高度为W的工件拍摄得到高度为w的像，已知定位相机的像距f，根据三角形等比关系可得出W/w=L/f，而根据相机标称的像元尺寸可以从图像中换算得出w，所以最终可以标定得出图像中一个像素的大小对应于工件上的真实尺寸。
[0003]在实际测算场景中，经常出现拍摄工件的实际物距小于或大于手眼标定的物距L的情形，这时就会因为物距偏差导致测算结果出现透视误差，其原理如图2所示：手眼标定的物距L处为远物平面，高度为W的工件实际却处于近物平面，工件处于远物平面时应当得到高度为w的像，却因工件实际处于近物平面的原因得到高度为w
’
的像。
[0004]显然，高度为w和w
’
的像所具有的像素数量是不一样的，如果依然根据前述手眼标定的结果来计算工件的真实尺寸和世界坐标必然会发生较大偏差。对于定位精度较高的自动化生产工艺而言，这种透视误差显然不能接受。

技术实现思路

>[0005]为了弥补现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种物距偏差导致的透视误差修正方法，其技术方案如下。
[0006]物距偏差导致的透视误差修正方法：设定缩放系数scaler，按缩放系数scaler将相机实际成像缩放为修正成像，根据修正成像的视觉坐标计算得出世界坐标。
[0007]较佳的，将相机实际成像缩放为修正成像的具体方式是根据缩放系数对相机实际成像中的视觉坐标进行修正计算，从而直接得出修正图像的视觉坐标。
[0008]具体的，在物距为L的远物平面对相机进行手眼标定，在物距为L
‑
d的近物平面对工件进行实际拍摄，则缩放系数scaler=（1
‑
d/L）。
[0009]较佳的，进行手眼标定的远物平面其物距L=（W/w）f，其中，W是标定时视场角的视野宽度，w是像的宽度，f是焦距。
[0010]具体的，标定时视场角的视野宽度W=image_width*pixel_resolution，其中，image_width是指宽度方向的像素个数，pixel_resolution是对相机手眼标定得到的图像的像素精度。
[0011]具体的，像的宽度w默认为相机感光芯片的宽度，即w=image_width*pixel_size，pixel_size是相机的像元尺寸。
[0012]具体的，根据缩放系数对相机实际成像中的视觉坐标进行修正计算的方式是vpos（x,y）_fixed=center+（vpos
‑
center）*scaler，center是光心对应的视觉坐标，像的宽度w为工件上的目标点的视觉坐标vpos（x,y）的x、y分量。
[0013]具体的，视觉坐标的原点重合于相机的光心。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：将存在透视误差的相机实际成像合理的缩放为修正成像，根据修正成像的视觉坐标计算得出世界坐标，得出的世界坐标更加精确，更符合定位精度较高的自动化生产工艺之需。
附图说明
[0015]图1是进行手眼标定所依据的原理示意图。
[0016]图2是本专利技术实施例发生透视误差的原理示意图。
具体实施方式
[0017]物距偏差导致的透视误差修正方法，设定缩放系数scaler，按缩放系数scaler将相机实际成像缩放为修正成像，根据修正成像的视觉坐标计算得出世界坐标。
[0018]具体的，在物距为L的远物平面对相机进行手眼标定，在物距为L
‑
d的近物平面对工件进行实际拍摄，则缩放系数scaler=（1
‑
d/L）。
[0019]上述方法的推导过程如下。
[0020]结合图2所示，根据三角形等比公式，在远物平面进行手眼标定时W/w=L/f，在近物平面拍摄时W/w
’
=（L
‑
d）/f，w
’
是透视变形后的相机实际成像；由W/w=L/f，可知w=（f/L）W；由W/w
’
=（L
‑
d）/f，可知W=（L
‑
d）w
’
/f；所以，进一步得出w=（f/L）（L
‑
d）w
’
/f，即w=w
’
（1
‑
d/L）。
[0021]由此可见，w是w
’
乘以一个固定的系数1
‑
d/L而成，故此定义缩放系数scaler=（1
‑
d/L）。
[0022]为便于理解，以通过相机对传送带上的电路板进行定位检测为例。通过相机从传送带上方对传送带上的电路板进行拍摄，对相机进行手眼标定时，可以直接以传送带表面为远物平面，传送带表面与相机之间的距离即为远物平面的物距L。当电路板朝向传送带的一面没有大型元件时，电路板贴近传送带平面，这种情形下直接根据相机实际成像测算得出的电路板世界坐标基本是符合期望的。然而，实际上电路板朝向传送带的一面经常会配置有大型元件，使得电路板高出传送带表面，相机实际成像会因透视效果而增大，这种情形下直接根据相机实际成像测算得出的电路板世界坐标将出现明显的误差。
[0023]对于上述情形，本专利技术引入了缩放系数scaler，按缩放系数scaler将相机实际成像缩放为修正成像，再根据修正成像的视觉坐标计算得出更加精确的世界坐标，更符合定位精度较高的自动化生产工艺之需。
[0024]在一种较佳的实施方式中，具体的，进行手眼标定的远物平面其物距L=（W/w）f，其中，W是标定时视场角的视野宽度，w是像的宽度，f是焦距。W=image_width*pixel_resolution，image_width是指宽度方向的像素个数，pixel_resolution是对相机手眼标定得到的图像中一个像素的大小对应于工件上的真实尺寸，比如pixel_resolution为0.18毫
米/像素，即图像中的一个像素对应于工件上0.18毫米大小的实际部位。而w通常可默认为相机感光芯片的宽度，即w=image_width*pixel_size，pixel_size是相机的像元尺寸，可以通过相机的规格直接查出。其中，焦距f同样也由相机的规格决定，可以通过相机的规格直接查出。
[0025]在一种较佳的实施方式中，将相机实际成像缩放为修正成像的具体方式是根据缩放系数对相机实际本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.物距偏差导致的透视误差修正方法，其特征在于：设定缩放系数scaler，按缩放系数scaler将相机实际成像缩放为修正成像，根据修正成像的视觉坐标计算得出世界坐标。2.根据权利要求1所述的物距偏差导致的透视误差修正方法，其特征在于：将相机实际成像缩放为修正成像的具体方式是根据缩放系数对相机实际成像中的视觉坐标进行修正计算，从而直接得出修正图像的视觉坐标。3.根据权利要求2所述的物距偏差导致的透视误差修正方法，其特征在于：在物距为L的远物平面对相机进行手眼标定，在物距为L
‑
d的近物平面对工件进行实际拍摄，则缩放系数scaler=（1
‑
d/L）。4.根据权利要求2所述的物距偏差导致的透视误差修正方法，其特征在于：进行手眼标定的远物平面其物距L=（W/w）f，其中，W是标定时视场角的视野宽度，w是像的宽度，f是焦距。5.根据权利要求4所述的物距偏差导致的透视误差修正方法，其特征在于：标定时...

【专利技术属性】
技术研发人员：王喜刚，罗忠辉，
申请(专利权)人：广州慧炬智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：